探索航海模拟器中小水线面双体船运动建模与仿真

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1、大连海事大学硕士学位论文航海模拟器中小水线面双体船运动建模与仿真姓名：吕振望申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：张秀凤20100601中文摘要摘要航海模拟器作为仿真技术领域的典范之一，已经广泛应用于航海领域中，为航海教育与培训、港口航道工程安全论证等做出了很大的贡献。为了丰富航海模拟器中的船舶类型以及作为～项技术储备，把小水线面双体船模型应用到航海模拟器中，具有一定的必要性。而本文完成了这个任务的第一步，就是建立小水线面双体船的运动数学模型。由于时间有限，本文仅仅对小水线面双体船三个自由

2、度运动进行了建模与仿真。本文查阅了大量的关于小水线面双体船以及相关方面的资料，对这些资料进行研究和总结。首先从小水线面双体船的发展现状以及优缺点入手，然后对小水线面双体船各方面性能进行了整体评价，确定采用MMG分离建模思想进行建模与仿真。在建模的过程中，对小水线面双体船裸船体、螺旋桨、舵处的流体水动力、桨处的伴流系数、推力减额系数、以及船体和桨、舵之间相互干扰水动力进行了详细的分析和计算。最后在VC抖6．0平台下采用四阶龙格—库塔方法积分，获得小水线面双体船的运动状态。为验证本文所建立模型的正确性与可行

3、性，本文以日本第二艘小水线面双体船“海鸥”号为例，对其进行了直航、旋回试验仿真，仿真结果符合小水线面双体船操纵运动规律，说明该运动数学模型是正确、有效的。本文所建立的数学模型为航海模拟器中小水线面双体船运动数学模型的研制与开发提供了一定的理论基础。关键词：船舶操纵性；船舶运动建模；小水线面双体船；计算机仿真；航海模拟器英文摘要ABSTRACTAsamodelofsimulationtechnology,marinesimulatorhasbeenwidelyusedinmarine&leas．Ithas

4、madeagreatcontributiontomaritimetraining,habourchannelproofandvesselexperiment．Inordertoimprovethetypesofshipinsimulator，it’SessentialtoaddSmaIlWater-Plane．AreaTwinHullmodeltomarinersimulatoraswellasatechnicalreserve．T11ispaperhavebuiltSWATHshipmotionmat

5、hematicalmodel．Becauseoftime’Slimitation，SmallWater-Plane—AreaTwinHullofthreedegreesoffreedomhasbeencompletedforModelingandSimulating．AlargeamountofinformationaboutSmallWater-Plane-AreaTwinHullhasbeenexamined，andalsosomestudieshavebeendoneontheseinformat

6、ion．FirstofallithasdiscusseddevelopmentoftheSWATHship，andhasanalyzeditsadvantagesanddisadvantages．ThenallpropertiesoftheSWATHshiphavebeenevaluated，andwehavedecidedtomodelandsimulatebyMMGSeparatemodels．Intheprocessofmodeling,barehull，propeller,fluidhydrod

7、ynamicsofrudder,coefficientofpropellerwake，factorofthrustdeduction，andfluidhydrodynamicsamonghull，propellerandrudderhavebeenanalyzedandcalculatedindetail．Finally,byfour-orderRunge—Kuttaintegrationmethod，hasobtainedSWATHshipmotionstatebasedonVC++6．0platfo

8、rm．Tovalidatetherationalityandfeasibilityofthemodel，thispaperhastestedthedirectrouteandcycleexperimentusingJapanesesecondSWATHshipnamedSeaGull．Thesimulationresultshavecoincidedwithqualitativeanalysis，itCanshowthatthemathem